import java.util.*;

//二叉树
public class BinaryTree {
    static class TreeNode {
        public char val;
        public TreeNode left;
        public TreeNode right;

        public TreeNode(char val) {
            this.val = val;
        }
    }

//    public TreeNode root;

    /**
     * 以穷举的方式 创建一棵二叉树
     *
     * @return
     */
    public TreeNode createTree() {
        TreeNode A = new TreeNode('A');
        TreeNode B = new TreeNode('B');
        TreeNode C = new TreeNode('C');
        TreeNode D = new TreeNode('D');
        TreeNode E = new TreeNode('E');
        TreeNode F = new TreeNode('F');
        TreeNode G = new TreeNode('G');
        TreeNode H = new TreeNode('H');

        A.left = B;
        A.right = C;
        B.left = D;
        B.right = E;
        C.left = F;
        C.right = G;
        E.right = H;

        return A;
    }


    // 前序遍历
    public void preOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            //空树
            return;
        }
        //先打印根节点
        System.out.print(root.val + " ");
        //遍历左子树
        preOrder(root.left);
        //遍历右子树
        preOrder(root.right);
    }

    // 中序遍历
    void inOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        inOrder(root.left);
        System.out.print(root.val + " ");
        inOrder(root.right);
    }

    // 后序遍历
    void postOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        inOrder(root.left);
        inOrder(root.right);
        System.out.print(root.val + " ");
    }


    //求一棵树中节点的个数
    public static int nodeSize;

    /**
     * 方法一：
     * 可以利用遍历的方式来求
     * 前中后三种遍历方式
     * 以前序遍历为例子
     */
    public void size(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            //空树
            return;
        }
        //遇到根节点 ++
        nodeSize++;
        //遍历左子树
        size(root.left);
        //遍历右子树
        size(root.right);
    }


    /**
     * 方法二：
     * 利用子问题进行求解
     * 一棵树的节点 = 左子树的节点 + 右子树的节点 + 根节点
     */
    public int size2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            //空树
            return 0;
        }
        int tmp = size2(root.left) + size2(root.right) + 1;
        return tmp;
    }

    //求一棵树的叶子节点
    public static int leafNodeCount;

    /**
     * 方法一
     * 用遍历的方式进行求解
     * 前序遍历
     */
    public void getLeafNodeCount(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        if (root.left == null && root.right == null) {
            leafNodeCount++;
        }
        getLeafNodeCount(root.left);
        getLeafNodeCount(root.right);
    }

    /**
     * 方法二
     * 以子问题的方式进行求解
     * 该树的叶子节点 = 左子树叶子节点 + 右子树叶子节点
     */
    public int getLeafNodeCount2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        if (root.left == null && root.right == null) {
            return 1;
        }
        return getLeafNodeCount2(root.left) +
                getLeafNodeCount2(root.right);

    }

    /**
     * 获取第K层节点的个数
     * 以子问题的思路解决
     */
    public int getKLevelNodeCount(TreeNode root, int k) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        if (k == 1) {
            return 1;
        }
        return getKLevelNodeCount(root.left, k - 1) + getKLevelNodeCount(root.right, k - 1);
    }

    // 获取二叉树的高度

    /**
     * 取左右子树高度的最大值
     *
     * @param root
     * @return
     */
    public int getHeight(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        int leftHeight = getHeight(root.left);
        int rightHeight = getHeight(root.right);
        return Math.max(leftHeight, rightHeight) + 1;
    }

    // 检测值为value的元素是否存在
    //Node ﬁnd(Node root, int val);
    public TreeNode find(TreeNode root, int val) {
        if (root == null) {
            return null;
        }
        if (root.val == val) {
            return root;
        }
        TreeNode leftVal = find(root.left, val);
        if (leftVal != null) {
            return leftVal;
        }
        TreeNode rightVal = find(root.right, val);
        if (rightVal != null) {
            return rightVal;
        }

        return null;
    }

    /**
     * 层序遍历
     * 从上到下，从左到右
     * 使用队列来完成
     *
     * @param root
     */
    public void levelOrder(TreeNode root) {
        //空树
        if (root == null) {
            return;
        }

        //在这里使用 Queue 队列
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();

        queue.offer(root);

        //结束条件是判断这个队列是否为空
        while (!queue.isEmpty()) {
            //定义一个临时变量
            //存储 弹出队列里面的元素
            TreeNode cur = queue.poll();
            //打印弹出的元素
            System.out.print(cur.val + " ");
            if (cur.left != null) {
                queue.offer(cur.left);
            }

            if (cur.right != null) {
                queue.offer(cur.right);
            }
        }
    }

    public List<List<Character>> levelOrder2(TreeNode root) {
        List<List<Character>> retList = new ArrayList<>();
        //如果为空树，直接返回 空的二维数组
        if (root == null) {
            return retList;
        }
        //利用队列来辅助实现
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        //首先将根节点添加到队列
        while (!queue.isEmpty()) {

            //计算当前队列里面的个数
            int queueSize = queue.size();
            List<Character> list = new ArrayList<>();
            while (queueSize != 0) {
                //出队列一个结点，并添加到数组当中
                TreeNode cur = queue.poll();
                list.add(cur.val);
                //出队列之后 有效个数减一
                queueSize--;
                //然后向队列里面添加这个根节点的孩子结点
                //对孩子节点进行判断
                if (cur.left != null) {
                    queue.offer(cur.left);
                }
                if (cur.right != null) {
                    queue.offer(cur.right);
                }
            }
            retList.add(list);
        }
        return retList;
    }


    // 判断一棵树是不是完全二叉树
    //借助层序遍历来完成
    public boolean isCompleteTree(TreeNode root) {
        //如果这棵树是空树
        if (root == null) {
            //说明是一棵二叉树
            return true;
        }
        //如果这棵树不为空

        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);

        while (!queue.isEmpty()) {
            //把根节点先添加到队列里面去
            //定义一个临时变量存储根节点
            TreeNode cur = queue.poll();
            if (cur != null) {
                queue.offer(cur.left);
                queue.offer(cur.right);
            } else {
                break;
            }
        }

        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode cur = queue.poll();
            if (cur != null) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }


    public boolean isSubtree(TreeNode root, TreeNode subRoot) {
        if (root == null) {
            return false;
        }
        if (isSametree(root, subRoot)) {
            return true;
        }
        if (isSubtree(root.left, subRoot)) {
            return true;
        }
        if (isSubtree(root.right, subRoot)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    public boolean isSametree(TreeNode p, TreeNode q) {
        if ((p != null && q == null) || (p == null && q != null)) {
            return false;
        }
        if (p == null && q == null) {
            return true;
        }
        if (p.val != q.val) {
            return false;
        }
        return isSametree(p.left, q.left) && isSametree(p.right, q.right);
    }

}



